Skema PCB (Printed Circuit Board) adalah representasi logis dan visual dari suatu rangkaian. Ini merupakan langkah pertama dalam proses perancangan produk elektronik. Dahulu kala, para perancang menggambar skema secara manual di atas kertas. Saat ini, mereka menggunakan perangkat lunak khusus perancangan PCB, seperti M-CAD dan E-CAD, untuk mempermudah proses perancangan. Mematuhi pedoman skema standar sangat penting untuk menghasilkan desain yang terstruktur dengan baik dan bebas dari kesalahan.
Contoh 1: Skema Sirkuit Pemanas PCB
Gambaran Umum Proyek
Dalam proyek ini, rangkaian tersebut berfungsi sebagai sistem pemanas untuk PCB guna menjaga suhunya tetap di atas batas operasional minimum perangkat, terutama pada suhu rendah. Karena pengendalian suhu yang presisi tidak diperlukan, desain ini menggunakan pembagi tegangan yang terdiri dari resistor dan termistor NTC untuk mengendalikan MOSFET atau transistor. Ketika suhu turun di bawah ambang batas yang ditetapkan, tegangan pada pembagi tegangan meningkat, sehingga mengaktifkan sirkuit pemanas. Saat suhu kembali naik, tegangan berkurang, sehingga mematikan sirkuit.
Penjelasan Desain
Kami menggunakan kemasan SOT-23 standar untuk transistor dan MOSFET. MOSFET umumnya mendukung arus konduksi yang lebih tinggi dibandingkan dengan transistor dalam kemasan yang sama, sehingga kami memilih MOSFET LN2302BLT1G dari LRC. Termistor NTC yang dipilih adalah NCP15WF104F03RC yang umum digunakan. Untuk elemen pemanas, kami menggunakan resistor 10Ω kemasan 1210, yang mengontrol daya total hingga 2,5W.
Pada skema, sinyal THERM_PCB merupakan masukan analog yang disalurkan ke ADC mikrokontroler untuk pemantauan suhu PCB. Sinyal HEATER_EN terhubung ke pin IO mikrokontroler. Pin tersebut diatur ke impedansi tinggi, namun jika sirkuit pemanas mengalami gangguan, pin IO dapat menarik sinyal ke level tinggi untuk mematikan MOSFET sebagai langkah keamanan.
Contoh 2: Skema Sirkuit Penggerak Motor H-Bridge
Gambaran Umum Proyek
Pengendali motor H-Bridge mengelola sinyal daya dan kontrol untuk sebuah motor, sehingga memungkinkan putaran motor dua arah. Pengendali motor L293D hadir dalam kemasan PDIP 16-pin, dilengkapi dengan perlindungan ESD internal, ketahanan terhadap gangguan yang tinggi, serta rentang tegangan operasi yang luas, yaitu dari 4,5 V hingga 36 V.
Penjelasan Desain
Sirkuit penggerak motor H-Bridge yang menggunakan L293D bersifat sederhana, hanya memerlukan empat dioda eksternal. Sirkuit ini menggerakkan dua motor dengan dua sinyal masukan yang mengendalikan dua motor terpisah. Sinyal masukan Motor 1 diterapkan pada pin 1A dan 2A, sedangkan keluaran berasal dari pin 1Y dan 2Y. Demikian pula, sinyal masukan Motor 2 diterapkan pada pin 3A dan 4A, dengan keluaran dari pin 3Y dan 4Y. Dioda D1–D4 melindungi motor dari lonjakan tegangan balik.
Rincian Komponen Penggerak L293D
L293D adalah penggerak half-H arus tinggi yang mampu menghasilkan arus penggerak dua arah hingga 600 mA. Komponen ini dapat mengendalikan beban induktif, seperti motor, relai, solenoida, dan motor langkah bipolar.
Contoh 3: Skema Sirkuit Catu Daya Switching
Gambaran Umum Proyek
Catu daya switching, yang juga dikenal sebagai catu daya mode switching (SMPS), adalah perangkat konversi daya berfrekuensi tinggi. Tujuannya adalah untuk mengubah tegangan dari satu tingkat ke tingkat lainnya sesuai dengan kebutuhan pengguna akhir, dengan menggunakan berbagai arsitektur sirkuit.
Penjelasan Desain
Sirkuit ini dirancang untuk berosilasi pada rentang frekuensi 30 kHz hingga 45 kHz, yang diatur dengan menyesuaikan kapasitor C3 dan resistor R5. Tegangan keluaran harus tetap stabil, dengan arus keluaran maksimum sebesar 500 mA. Catu daya ini menghasilkan daya efektif sebesar 8 W dengan efisiensi 87%.
Alat EDA Modern untuk Membuat Skema
Saat ini, para desainer mengandalkan berbagai perangkat lunak EDA (Electronic Design Automation) seperti LCEDA, Altium, Allegro, Pads, KiCad, TinyCAD, dan ExpressPCB. Perangkat lunak ini membantu memastikan bahwa skema PCB bebas dari kesalahan dengan terus memantau masalah logika dan konektivitas. Kepatuhan terhadap aturan desain standar sangat penting agar rangkaian tersebut dapat dibaca oleh mesin.
Kesimpulan
Desain skema PCB merupakan langkah penting dalam setiap proyek elektronik. Dengan mengikuti pedoman standar dan menggunakan alat desain modern, para perancang dapat membuat rangkaian yang andal dan efisien. Contoh-contoh yang disajikan di sini menggambarkan keragaman dan penerapan berbagai jenis rangkaian, mulai dari rangkaian pemanas sederhana hingga penggerak motor dan catu daya.
